资源描述
考点14铁及其重要化合物知识条目必考要求加试要求1.自然界铁的存在形式，铁的物理性质aa2.工业炼铁的反应原理bb3.铁的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)bb4.Fe2、Fe3的性质及转化cc5.检验Fe2、Fe3的常用方法bc6.不锈钢的主要组成元素及其用途a一、铁的原子结构及位置铁位于元素周期表中第四周期族，原子结构示意图为，最外层有2个电子，在化学反应中易失去2个或3个电子而表现为2价或3价。铁在地壳中的含量占第4位。自然界中铁元素主要以化合态形式存在，如赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、硫铁矿等。二、铁的性质1物理性质：纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。2化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成2、3两种价态的化合物。与非金属单质的反应：a与O2的反应：常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3nH2O。点燃时：3Fe2O2Fe3O4。b与Cl2的反应：2Fe3Cl2,2FeCl3。(现象：剧烈反应，有棕褐色烟生成。)c与S的反应：FeSFeS。与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与酸的反应：a与非氧化性酸反应的离子方程式为Fe2H=Fe2H2。b与氧化性酸：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。(当稀硝酸和铁反应时，若稀硝酸过量，则产物为硝酸铁；若铁过量，则产物为硝酸亚铁)与某些盐溶液的反应：a与CuSO4溶液反应的离子方程式为FeCu2=Fe2Cu。b与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2。三、铁的氧化物和氢氧化物1铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与HCl反应FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O与稀HNO3反应3FeO10HNO=3Fe35H2ONOFe2O36H=2Fe33H2O3Fe3O428HNO=9Fe314H2ONO2.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3四、Fe2和Fe3的性质及其检验方法1Fe2、Fe3的性质aFe2的氧化性和还原性Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：Fe2遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现还原性。bFe3的氧化性Fe3处于铁的高价态，只有氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。cFe2与Fe3的相互转化Fe2Fe3用离子方程式表示其转化关系：2Fe2Cl2=Fe32Cl；3Fe24HNO=3Fe32H2ONO；2Fe3Fe=3Fe2；FeCu2=Fe2Cu；2Fe32I=2Fe2I22Fe2、Fe3的检验方法a直接观察颜色：Fe2溶液呈浅绿色，Fe3溶液呈黄色。b利用显色反应(形成络离子)c利用铁的氢氧化物的颜色d利用Fe3的氧化性e利用Fe2的还原性3“铁三角”及其重要应用a“铁三角”中的转化关系b重要应用判断离子共存：Fe2与NO(H)、ClO、MnO(H)，Fe3与S2、I、HS、SO在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。盐溶液的保存。a含Fe2的溶液：加入少量铁粉，防止Fe2被氧化；加入少量非氧化性酸，防止Fe2水解。b含Fe3的溶液：加入少量非氧化性酸，防止Fe3水解。五、铁的冶炼及其应用1铁的冶炼a制备：原理：工业上冶炼铁的反应方程式为3COFe2O32Fe3CO2。原料：铁矿石(提供铁元素)，焦炭(制备还原气CO，提供能量)、空气(提供氧气)、石灰石(除二氧化硅)等。设备：炼铁高炉b用途：用途最广泛的是铁合金钢，用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。2铁及其化合物的应用用于制造氧化铁红颜料；氯化铁、硫酸亚铁是优良的净水剂；磁性材料大多数都是含铁的化合物，FeCl3溶液的反应可制作印刷电路板(2Fe3Cu=2Fe2Cu2)等。六、不锈钢的主要组成元素及其用途不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。不锈钢都含有17%22%的铬，较好的钢中还含有镍。添加钼可进一步改善其耐腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。不锈钢的应用领域极其广泛，如建筑领域的电梯装饰板，好的不锈钢可以避免留下手印；在食品加工、餐饮、酿造、医院和化工领域也广泛运用，主要是因为不锈钢便于每天清洗，还因为它不易滋生细菌。试验表明不锈钢在这方面的性能与玻璃和陶瓷相同。【例1】下列关于铁及其化合物的说法不正确的是()A炼铁原料有铁矿石、焦炭、空气和石灰石BFeCl3溶液能使KI淀粉溶液变蓝色C灼热的铁丝放入盛有干燥氯气的集气瓶中燃烧生成棕色的烟雾D利用Cu与FeCl3溶液的反应制作印刷电路板【解析】炼铁中，铁矿石提供铁元素，焦炭和空气制取还原剂CO气体同时提供能量，石灰石除铁矿石中的SiO2，则A说法正确；Fe3和I能发生如下反应：2Fe32I=2Fe2I2，生成的I2遇淀粉变蓝，则B说法正确；烟是固体小颗粒，雾是液体小液滴，2Fe3Cl2点燃,2FeCl3，生成的FeCl3是固体，看到的现象是棕色的烟，而非雾，则C选项错误；2Fe3Cu=2Fe2Cu2，用FeCl3溶液可以腐蚀铜制电路板，则D选项正确。【答案】C【提炼】本题涉及的知识点主要有铁及其化合物的性质、炼铁的原理、印刷电路板的原理。A选项考查了炼铁过程中所用到的原料，从铁矿石中获得铁元素，焦炭和空气提供还原剂和热量，石灰石除杂质；B和C选项分别考查了Fe3的氧化性和Fe单质的还原性，这个可以从氧化还原角度思考，Fe3处于最高价态，具有氧化性，同理铁单质具有还原性；D选项考查的是印刷电路板的原理。【例2】下列有关物质检验方法不合理的是()A向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2B用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红色D向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3【解析】滴加KSCN溶液，溶液不变色说明原溶液中不存在Fe3，滴加氯水后溶液显红色，说明有Fe3生成，可以说明原溶液中存在可以被氯水氧化成Fe3的Fe2，则A正确；酸性KMnO4溶液的强氧化性可以将Fe2氧化使紫红色褪去，同时也能将Cl氧化成Cl2，故不可取，则B错误；绿矾晶体的化学式为FeSO47H2O，变质前后的区别是变质后有Fe3生成(被空气中的氧气氧化)，所以只需检验是否存在Fe3即可判断是否变质，则C正确；D：加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，根据红褐色沉淀可推测为氢氧化铁沉淀，则D正确。【答案】B【提炼】本题考查Fe2和Fe3的检验方法。Fe3的检验经常利用Fe33SCN=Fe(SCN)3这个特征反应来判断Fe3是否存在。Fe2的检验可采取先后加Fe(SCN)3和双氧水，若加入Fe(SCN)3溶液不变色，滴加氯水后有红色物质生成，则存在Fe2。或直接加入酸性高锰酸钾，看紫红色是否褪去，要注意在Cl存在时不能用酸性高锰酸钾检验或滴定Fe2，因为高锰酸钾的强氧化性在氧化Fe2的同时也能将Cl氧化，产生刺激性气味气体氯气。【例3】下列离子在溶液中能大量共存的是()AFe3、NH、SCN、ClBNa、H、NO、SOCFe2、H、Na、NODFe2、K、OH、NO【解析】Fe3和SCN会生成血红色络合物Fe(SCN)3，故不能大量共存，则A错误；四种粒子之间互不反应，可大量共存，则B正确；Fe2在H、NO的作用下能被氧化为Fe3，故不能大量共存，则C错误；Fe2和OH能生成白色的Fe(OH)2沉淀，故不能大量共存，则D错误。【答案】B【提炼】本题考查的是离子大量共存的知识点，离子大量共存的前提是离子间互不反应。主要有以下几类不能共存的情况：不能发生复分解反应生成气体、沉淀、弱电解质，如D项中Fe2不能与OH大量共存，因为有沉淀生成，如A项中Fe3不能与SCN大量共存，因为会生成弱电解质或称之为络合物的Fe(SCN)3；不能发生氧化还原反应。常见的具有强还原性的离子有：I、S2、Fe2、SO等；常见的强氧化性离子有：Fe3、MnO、ClO、NO等。这两大类离子不能大量共存。如C项中Fe2、H与NO由于会发生氧化还原反应而不能大量共存。【例4】在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入12滴液溴，振荡后溶液变为黄色。(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是_(填粒子的化学式，下同)；乙同学认为这是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是_。(2)为了验证甲、乙同学的推断，现提供以下试剂：A酸性高锰酸钾溶液B氢氧化钠溶液C四氯化碳D硫氰化钾溶液请选择合适的试剂并用简要的文字说明你的实验方案：验证甲同学方案：_；验证乙同学方案：_。(3)根据所学知识判断，你认为_的推断是正确的；则溴化亚铁与氯气以45反应时的离子方程式为_。【解析】(1)FeCl2稀溶液中滴加液溴，存在如下反应：2Fe2Br2=2Fe32Br，由于液溴溶于水为棕黄色，Fe3在水溶液中亦显黄色，所以就有两位同学的不同观点。甲同学认为这不是化学反应所致，显黄色的是液溴溶于水的颜色，即Br2；乙同学认为这是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是Fe3。(2)甲同学认为是Br2，证明溶液中存在Br2即可，而Br2在CCl4中的溶解度大于水，能将Br2萃取到CCl4中使下层显示橙红色；乙同学认为是Fe3，证明溶液中存在Fe3即可，Fe3遇SCN有血红色物质生成。(3)因为液溴量少，而氯化亚铁溶液是足量的，所以液溴最终反应完，黄色是Fe3的颜色。因为还原性Fe3Br，4molFe2需要2molCl2，还有3molCl2用来氧化6molBr，所以溴化亚铁与氯气以45反应的离子方程式为4Fe25Cl26Br=4Fe310Cl3Br2。【答案】(1)Br2Fe3(2)CCl4，加入CCl4后振荡、静置，下层溶液变橙红色，KSCN，滴加KSCN后，溶液变红色(3)乙4Fe25Cl26Br=4Fe310Cl3Br2【提炼】(1)(2)(3)主要考查了Fe2的还原性，针对含Fe3和Br2的水溶液颜色相近展开实验设计。甲、乙同学若要证明自己的观点正确，只要设计实验证明存在该物质就行，如甲同学只需证明存在溴单质，乙同学只需证明存在Fe3即可，最终还是落实到元素化合物性质上。(4)考查的知识点是关于过量问题离子方程式的书写，首先要判断先后反应顺序，再根据量进行配平。【例5】某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含Ca、Fe、C、O四种元素)的组成和性质，设计并完成了如下实验：(1)流程图中红褐色沉淀是_，白色沉淀2是_，由白色沉淀2转化成红褐色沉淀的化学方程式是_。(2)固体2的成分为FeO，写出固体2与盐酸反应的离子方程式_。(3)在酸性条件下，H2O2能将Fe2氧化成Fe3，反应的离子方程式为_。(4)溶液3中含有的金属阳离子是_，如何通过实验检验该离子的存在_。(5)气体甲的成分是_，气体甲与固体2在一定条件下可以发生氧化还原反应，写出此反应的化学方程式_，设计实验方案验证该反应的产物_。【解析】(1)根据题意有Fe元素，溶液3加OH生成白色沉淀，白色沉淀又在空气中氧化为红褐色沉淀可推测溶液3中有Fe2，白色沉淀为Fe(OH)2，红褐色沉淀为Fe(OH)3；由白色沉淀2转化成红褐色沉淀的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；(2)已知固体2的成分为FeO，其与盐酸反应的离子方程式为FeO2H=Fe2H2O；(3)氧化还原方程式的配平：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；(4)根据题(1)分析，溶液3中有Fe2，检验方法见答案；(5)从无机盐矿物所含元素分析，加酸后的气体为CO2，固体2为FeO，属于陌生化学方程式的书写，根据反应类型为氧化还原反应，从化合价判断氧化剂和还原剂，CO2的C元素已经是最高价，化合价下降得到CO，FeO的Fe元素上升到3价氧化铁，进行配平。检验方法见答案。【答案】(1)Fe(OH)3Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(2)FeO2H=Fe2H2O(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)Fe2取少量溶液3置于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变红色，说明溶液3中含有Fe2(5)CO2CO22FeO,Fe2O3CO检验Fe2O3：将固体用盐酸溶解，加入KSCN溶液，若显红色，表明产物中含有氧化铁；检验CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色【提炼】本题属于元素化合物推断题，主要考查元素化合物的相关性质。一般可以先从物理性质着手，根据物质颜色初步推断物质的化学式，再根据题意所给的四种元素进行验证。有时题中还会出现数据，这时需要通过定量计算得出每种元素的原子个数之比，然后根据性质推测出相应的化学式。本题考查的是铁及其化合物的方程式和化学式的运用以及相关化学用语，理解并能运用Fe2和Fe3的检验方法以及试剂的添加顺序。
展开阅读全文